Introducción a la Química

15 Técnicas de separación de mezclas

Las mezclas son una de las categorías en las que se clasifica la materia y son el resultado de la combinación de dos o más sustancias que mantienen cada una sus propiedades. En la naturaleza, generalmente las sustancias se encuentran en forma de mezclas y compuestos, por lo que a menudo es necesario utilizar técnicas de separación de mezclas como método fisico de purificación.

¿Qué son las técnicas de separación de mezclas?

Las técnicas de separación de mezclas son los procesos físicos (de hecho en este tipo de operaciones las sustancias mantienen su identidad sin que ocurra algún cambio en sus propiedades químicas), que permiten la separación de los componentes de una mezcla. Cada proceso de separación consiste en que una mezcla sea sometida a un tratamiento que aprovechando las propiedades de cada componente, la separa en 2 o más sustancias diferentes.

¿Cuáles son las técnicas de separación de mezclas?

Como apenas anticipado, el método de separación a utilizar se encuentra teniendo en cuenta las propiedades particulares de cada componente (punto de ebullición, densidad, presión de vapor, punto de fusión, solubilidad, entre otras) y las diferencias más significativas entre los diferentes componentes. A continuación, veremos en detalle cada una de las técnicas de separación más empleadas.

¿Qué es la Decantación?

técnicas de separación de mezclas: decantación
técnicas de separación de mezclas: decantación

La decantación es una técnica de separación de mezclas que se utiliza para separar líquidos no miscibles, aprovechando de las diferentes densidades de cada componente. A nivel de laboratorio se recurre a un embudo de decantación en el que se coloca la mezcla a separar. Luego, será necesario dejar reposar algunos minutos (pueden ser necesarias varias horas en algunos casos). De este modo la parte más densa se ubicará en la parte inferior del embudo, mientras la parte menos densa se encontrará en la parte superior. Sucesivamente, se abre la llave del embudo de decantación, y se retira completamente la sustancia con mayor densidad, mientras que el resto queda en el embudo. El ejemplo de decantación más común es mezclar agua y aceite, batir la mezcla y luego pasarla al embudo, para luego ver como se separan los dos componentes según su densidad. A nivel industrial se utiliza (entre otras aplicaciones) para el tratamiento de aguas residuales.

Haz click en la flecha de “siguiente” al lado del titulo “¿Qué es la Decantación?” para ver las otras técnicas de separación de mezclas en detalle.

¿Qué es la evaporación?

Obtención de sal marino por evaporación del agua de mar.
Obtención de sal marino por evaporación del agua de mar.

Cuando se tiene una mezcla de dos o más compuestos con una diferencia significativa en su volatilidad, se puede recurrir a la evaporación. Esta técnica consiste en separar los componentes más volátiles exponiendo una gran superficie de la mezcla al ambiente. Si se aplica calor y/o una corriente de aire seco, se acelera el proceso. Este método se utiliza cuando el elemento que evapora no es de interés, sino que lo que nos interesa es la sustancia no volátil que queda. Un ejemplo de utilización de la técnica de evaporación es el de la obtención de sal marino a partir de agua de mar.

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¿Qué es la destilación?

Técnicas de separación de mezclas: destilación
Técnicas de separación de mezclas: destilación

Esta técnica se utiliza para separar mezclas homogéneas consiste en calentar la mezcla hasta llegar al punto de ebullición de la sustancia con el punto de ebullición más bajo. Al alcanzar dicha temperatura, la sustancia pasará al estado gaseoso, atravesará el tubo refrigerante (que la enfría) y volverá al estado liquido, en un recipiente separado. De esta manera, se obtienen los dos líquidos por separado. Si se tratara de una mezcla con más de dos componentes, se procede desde la destilación del liquido con el punto de ebullición más bajo, para seguir con el intermedio y culminar con el que tiene el punto de ebullición más alto.

¿Qué es la tamización de mezclas?

fuente imagen: lavozdegalicia.es
fuente imagen: lavozdegalicia.es

Se utiliza para separar mezclas solidas cuyos componentes se encuentren en forma de granos de diferentes dimensiones. Se hace pasar la mezcla por uno o varios tamices (o cribas) que permitirán el paso de los granos más pequeños, e impedirán el paso a los de mayores dimensiones.

¿Qué es la separación magnética de mezclas?

Separación magnética de mezclas Ya habíamos mencionado anteriormente este método en el ejemplo de mezclas heterogéneas en el que hablábamos de una mezcla de arena y partículas de hierro. De hecho esta técnica tiene su limite, ya que sólo se puede utilizar en las mezclas en las que algunos de sus componentes posean propiedades magnéticas. El objeto con propiedades magnéticas puede ser captado por algún imán, separandolo del componente no magnético.

¿Qué es la filtración?

Es un método de separación de mezclas utilizado para separar los componentes sólidos no solubles presentes en un líquido. Generalmente se utiliza un embudo (o un büchner si se trata de filtración al vacío) al que se le aplica un papel de filtro. Las partículas solidas quedan en la parte superior del filtro, mientras el líquido pasa y es recogido en otro recipiente.

¿Qué es la cristalización (y precipitación)?

La cristalización consiste en separar un solido disuelto en un líquido. Para lograr la cristalización de un sólido se debe trabajar con una solución sobre-saturada. Dada la influencia de la temperatura en la solubilidad de una sustancia, se puede obtener una mezcla sobre-saturada enfriando la solución o bien eliminando parte del solvente, por ejemplo haciéndolo evaporar o también añadiendo un tercer componente que tenga una mayor solubilidad que el componente que se desea cristalizar.

Precipitación

Se verifica cuando la disolución ha sido sobre-saturada y el soluto precipita, es decir se solidifica rapidamente. A diferencia de la cristalización que es lenta y ordenada, la precipitación es más veloz.

¿Qué es la extracción con solvente?

Es una técnica que permite separar compuestos sólidos de líquidos o líquidos de líquidos recurriendo a la solubilidad de cada componente en un dado solvente. Se utiliza un solvente que selecciona uno de los componentes de la mezcla sin interactuar con el otro componente. El componente soluble es arrastrado con el solvente y luego puede ser separado del solvente media otra técnica de separación (puede ser por decantación, filtración vaporización, destilación, u otros métodos).

¿Qué es la separación por flotación?

La separación de las especies a través del proceso de flotación, se produce gracias a la diferencia en las propiedades fisicoquímicas de la superficie de cada una de ellas.

La separación de los componentes de la mezcla se consigue introduciendo finas “burbujas” de gas, normalmente aire, en la fase líquida. Las burbujas se adhieren a las partículas, y la fuerza ascensional que experimenta el conjunto partícula-burbuja de aire hace que suban hasta la superficie del líquido. Una vez las partículas se hallan en superficie, pueden recogerse. Más info sobre la flotación aquí  

¿Qué es la electroforesis?

Se trata de un método utilizado para la separación de moléculas según como éstas se muevan en un campo eléctrico. La separación puede realizarse sobre la superficie hidratada de un soporte sólido (electroforesis en papel o en acetato de celulosa) o una matriz porosa (electroforesis en gel), o bien en disolución (electroforesis libre).

¿Qué es la separación por membranas?

La separacion por membrana es un método similar a la filtracion,donde se utiliza una membrana que funciona como una pared de separación selectiva. Ciertas sustancias pueden atravesar la membrana, mientras que otras quedan atrapadas en ella. Existen diferentes métodos para permitir que las sustancias atraviesen una membrana, como la aplicación de alta presión, mantener un gradiente de concentración en ambos lados de la membrana y la introducción de un potencial eléctrico. Más info sobre la separación por membranas aquí.

¿Qué es la cromatografia?

Se trata de una técnica de separación de mezclas en la que sus componentes se separan en dos fases: una fase estacionaria de gran área superficial, y una fase móvil. La fase estacionaria retrasa el paso de los componentes de la mezcla. Cuando los componentes pasan a través del sistema cromatografico a diferentes velocidades, por ende emplean tiempos diferentes para atravesar el sistema, llamado tiempo de retención. La cromatografía permite la separación y cuantificación de sustancias muy similares en estructura y propiedades químicas. Existen diferentes tipos de cromatografia que se utilizan segun la muestra que se debe analizar: cromatografia sobre papel, TLC (Thin Layer Cromatography), en columna, de gases, etc.

¿Qué es la centrifugación?

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Se trata de una técnica de separación de mezclas compuestas por sólidos y líquidos o de líquidos inmiscibles (que no se mezclan). Se consigue mediante el movimiento rotatorio a gran velocidad que provoca una fuerza centrífuga sobre las partículas y separara los componentes, acumulando uno de ellos sobre el fondo de la probeta. La centrifugación preparativa se utiliza para separar partículas según la velocidad de sedimentación (centrifugación diferencial), la masa (centrifugación zonal) o la densidad (centrifugación isopícnica). Video sobre la centrifugación. O leer más sobre la centrifugación.

¿Qué es la sublimación?

Como ya hemos visto anteriormente, la sublimación es un cambio de estado de agregación. Sin embargo, en este caso nos referimos al proceso de separación de mezclas a través de la sublimación. Este metodo se utiliza para separar solidos con impurezas, en los cuales el sólido de interés sublima y las impurezas no, y luego se vuelve a solidificar enfriando.

Separación por levigación

Consiste en utilizar una corriente de agua que arrastra los materiales menos pesados a través de una mayor distancia, mientras que los más pesados se van depositando; de esta manera se obtiene una separación de los componentes de la mezcla de acuerdo al peso.

¿Te has quedado con ganas de saber más?

Puedes seguir informandote sobre los metodos de separacion de mezclas en: repositorio.ulpgc.es

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